ผลการ degassing ของถาดบำบัดความร้อนภายใต้สูญญากาศส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชิ้นงานอย่างไร

ในการผลิตระดับสูงเทคโนโลยีการบำบัดความร้อนสุญญากาศถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการบินและอวกาศอุปกรณ์การแพทย์และเครื่องมือที่แม่นยำเนื่องจากลักษณะของการเกิดออกซิเดชันการเสียรูปต่ำและการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ อย่างไรก็ตามลิงก์ที่ถูกมองข้ามบ่อยครั้งในกระบวนการนี้ - เอฟเฟกต์ degassing (outgassing) ของ ถาดบำบัดความร้อน - อาจกลายเป็น "นักฆ่าที่มองไม่เห็น" ของคุณภาพงานชิ้นงาน
1. กลไกและแหล่งที่มาของเอฟเฟกต์ degassing
ในสภาพแวดล้อมสุญญากาศโมเลกุลของก๊าซ (เช่นH₂O, O₂, CO₂ ฯลฯ ) ดูดซับบนพื้นผิวของถาดบำบัดความร้อนและชิ้นงานรวมถึงก๊าซที่ละลายในวัสดุ (เช่นH₂, N₂) จะถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็วเนื่องจากอุณหภูมิสูงและสภาวะความดันต่ำ กระบวนการนี้เรียกว่า "degassing" โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความหนาแน่นของวัสดุถาด (เช่นกราไฟท์สแตนเลสหรือเซรามิก) ไม่เพียงพอหรือการปรับสภาพไม่เพียงพอสารระเหย (เช่นซัลเฟอร์และสารประกอบฟอสฟอรัส) ที่เหลืออยู่ในรูขุมขน ตัวอย่างเช่นเมื่อถาดกราไฟท์สูงกว่า 600 ° C อัตราการปลดปล่อยของซัลเฟอร์อาจสูงถึง10⁻⁴ Pa ·m³/s ซึ่งเป็นมลพิษต่อสภาพแวดล้อมสูญญากาศอย่างมีนัยสำคัญ
2. ผลกระทบเชิงลบของผลกระทบต่อคุณภาพงานชิ้นงานชิ้นงาน
การปนเปื้อนของพื้นผิวและออกซิเดชัน
โมเลกุลแก๊สที่ปล่อยออกมาโดย degassing จะทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของชิ้นงาน ตัวอย่างเช่นเมื่อความดันออกซิเจนบางส่วนเกิน10⁻⁵ PA ชั้นออกไซด์ที่เปราะบาง (TIO₂) จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะผสมไทเทเนียมส่งผลให้อายุการใช้งานลดลงมากกว่า 30%; ไอน้ำอาจทำให้เกิด "ไฮโดรเจน embrittlement" ของเหล็กกล้าคาร์บอนสูงทำให้เกิด microcracks
การถ่ายเทความร้อนไม่สม่ำเสมอ
ก๊าซตกค้างจะช่วยลดความสม่ำเสมอของสภาพแวดล้อมสูญญากาศส่งผลให้ประสิทธิภาพการแผ่รังสีความร้อนลดลงระหว่างถาดและชิ้นงาน ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อองศาสูญญากาศลดลงจาก10⁻³ PA ถึง10⁻⁻ PA การเบี่ยงเบนอัตราความร้อนของชิ้นงานอลูมิเนียมอัลลอยด์สามารถเข้าถึงได้ 15%ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปหรือต่ำเกินไป
การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติวัสดุ
ในระหว่างกระบวนการ degassing องค์ประกอบสำคัญของโลหะผสมบางตัว (เช่นแมกนีเซียมและสังกะสี) อาจหายไปเนื่องจากการแปรสภาพเป็นแก๊ส ตัวอย่างการบินอลูมิเนียมอัลลอย 7075 เป็นตัวอย่างสำหรับอัตราการสูญเสียของแมกนีเซียมเพิ่มขึ้น 0.1% ความแข็งแรงแรงดึงจะลดลงประมาณ 50 MPa
3. กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ: การปรับปรุงความร่วมมือจากวัสดุสู่กระบวนการ
การอัพเกรดวัสดุพาเลท
การเลือกวัสดุอัตราการลดลงต่ำเช่นการสะสมไอสารเคมี (CVD) กราไฟท์เคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถลดการปล่อยซัลเฟอร์เป็น10⁻⁷ Pa ·m³/s คอมโพสิตที่ใช้เซรามิก (เช่นAl₂o₃-sic) มีทั้งค่าใช้จ่ายที่ต่ำและการนำความร้อนสูง
นวัตกรรมกระบวนการปรับสภาพ
การอบถาดล่วงหน้า (800 ℃, การหลอมสูญญากาศ 10 ชั่วโมง) สามารถกำจัดก๊าซที่ดูดซับได้มากกว่า 90% การวิจัยขององค์การนาซ่าแสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซของถาดสแตนเลสที่ผ่านการปรับสภาพในเตาสุญญากาศลดลง 76%
เทคโนโลยีควบคุมสูญญากาศแบบไดนามิก
ในช่วงความร้อนปั๊มโมเลกุลและปั๊มแช่แข็งจะใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพระดับสูญญากาศต่ำกว่า10⁻⁴ PA; ในระหว่างขั้นตอนการระบายความร้อนมีการแนะนำก๊าซอาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง (ความบริสุทธิ์ 99.999%) เพื่อยับยั้งการออกซิเดชั่นรองได้อย่างมีประสิทธิภาพ